EP1196346B1 - Method for filling a container - Google Patents
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- EP1196346B1 EP1196346B1 EP00949609A EP00949609A EP1196346B1 EP 1196346 B1 EP1196346 B1 EP 1196346B1 EP 00949609 A EP00949609 A EP 00949609A EP 00949609 A EP00949609 A EP 00949609A EP 1196346 B1 EP1196346 B1 EP 1196346B1
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- G01G—WEIGHING
- G01G13/00—Weighing apparatus with automatic feed or discharge for weighing-out batches of material
- G01G13/24—Weighing mechanism control arrangements for automatic feed or discharge
- G01G13/28—Weighing mechanism control arrangements for automatic feed or discharge involving variation of an electrical variable which is used to control loading or discharge of the receptacle
- G01G13/285—Weighing mechanism control arrangements for automatic feed or discharge involving variation of an electrical variable which is used to control loading or discharge of the receptacle involving comparison with a reference value
- G01G13/2851—Weighing mechanism control arrangements for automatic feed or discharge involving variation of an electrical variable which is used to control loading or discharge of the receptacle involving comparison with a reference value for controlling automatic loading of weigh pans or other receptacles
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
- B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
- B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
- B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
- B67C3/20—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus with provision for metering the liquids to be introduced, e.g. when adding syrups
- B67C3/202—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus with provision for metering the liquids to be introduced, e.g. when adding syrups by weighing
Definitions
- the present invention relates to a method of filling a container with a net weight of product at means of a filling member arranged to introduce the produced in the container while it is carried by a force sensor.
- the simplest method is to have a container on a weighing member, the container itself being arranged below a filling member whose opening and closure are controlled by the weighing device according to the apparent weight that is measured by it.
- the weight apparent not only includes the empty weight of the container and the net weight of the product contained in the container, but also the force that results from the jet of product on the surface of the product contained in the container.
- This strength varies not only according to the opening of the organ filling but also depending on the viscosity of the product, so that if the viscosity of the product varies during filling, the measurement of weight made by the weighing device is distorted and the actual net weight of product introduced into the container at the end of filling does not equal the net weight of desired product.
- the product between the filling member and the product surface in the container usually called drop tail
- the weight of the fall tail varies in function of the diameter of the orifice of the filling member just before closing and the viscosity of the product.
- jet pressure during the filling and the weight of the drop tail must therefore be compensated for eventually getting into the container the net weight of desired product.
- the weighing member when introducing the container onto the organ of weighing and the establishment of the product stream during the flow control, the weighing member is subject to oscillations that distort the measurement of instantaneous flow and consequently the calculation of the total weight of product contained in the container.
- To overcome this drawback is necessary to filter the signal of the weighing member, at least in the initial phase of filling, by complex algorithms that significantly increase the cost of implementation of this filling process.
- An object of the present invention is to propose a method of filling a container that can be put into work with simple algorithms while allowing to obtain a great precision on the net weight of product introduced into the container.
- the step of calculating an average flow of product minimizes the consequences of initial oscillations so that a precise result is achieved without it being necessary to use complex calculation algorithms.
- a smoothed average flow rate is calculated by choosing moments of staggered readings relative to the flow control of sufficient way for the force sensor to be substantially stable over the time interval between moments of survey. The period of instability from cycle is thus automatically eliminated.
- the initialization cycle implements substantially identical to those of the cycles set works later for the filling of others containers, so that the reference weight is determined without additional cost.
- the method according to the invention is implemented by a device comprising in a manner known per se a feed member 1 connected to a filling member 2 disposed above a container 3 itself carried by a force sensor 4.
- the feeding member is for example a tank carried by the platform rotation of a carousel or a separate tank of the carousel and connected to the platform by a pipe with a Turning joint. Flow from the organ feeding can be favored by a centrifugal pump.
- the filling member 2 is for example a valve or a Archimedes screw controlled by a stepper motor, the speed of the motor determining the flow caused by the screw d'Archimpole, particularly in the case of a pasty product such as mayonnaise or a heterogeneous product such only a sauce with pieces.
- the control of the filling member can not be performed directly on a debit value but on a physical parameter (opening section or speed of rotation of the screw), the actual flow not only dependent the physical parameter ordered but other parameters such that the density of the product, its viscosity and the pressure in the supply duct.
- the device also comprises an organ time count 5 including a clock to give a common time base for the different bodies providing the implementation of the method according to the invention.
- the diagram in Figure 1 illustrates the evolution of the force measured by the force sensor as a function of time while filling a one-liter bottle with milk.
- the time of a filling cycle is the order of 5 seconds, which implies an average throughput of the order of 200 grams per second.
- the establishment of the product jet therefore causes a shock on the bottom of the container, which explains the oscillations of the force measured by the force sensor for a little over a second from start of a cycle. It will be noted that these oscillations could be avoided if you expect a stabilization of the sensor force after the introduction of the container and if one performed flow control by increasing throughput in a very gradual way to avoid a shock on the force sensor.
- Such a solution would, however, an extension of the duration of a filling cycle of totally incompatible with the rates of filling required at present.
- a filling method comprising first an initialization cycle to acquire a number of parameters specific to the installation.
- a container 3 is disposed on the force sensor 4 and a measurement of the empty weight of the container is carried out after allowing the force sensor to stabilize.
- the measuring the empty weight of the container used for the cycle initialization is stored and will be subsequently denoted by reference empty weight.
- a command of the flow is then triggered as well as a count of time to repeatedly measure a time flow of product from the flow control, the counting of time is for example performed at each thousandth of a second.
- a measurement of the signal of strength provided by the force sensor is made to separate recording times, for example every 1 / 250th second. The force signal values thus recorded are used to calculate an average product flow in the time interval separating the times of the survey.
- the average flow rate is calculated in two ways different: on the one hand a smoothed average flow calculated in choosing staggered reading instants in relation to the flow control enough so that the force sensor is substantially stable over the interval time separating the times of the survey.
- the smoothed average flow rate will therefore not be calculated during the period of a little more than one second following the flow command but will be calculated repeatedly thereafter, for example between times T1, T2 and T3 which have been illustrated voluntarily very separately in Figure 1 for better understanding.
- the smoothed average flow rate can be calculated either by taking the force difference between F2 and F3, or the force difference between F1 and F3 and by dividing this difference by the corresponding counted time.
- F is representative of a force applied to the force sensor, i.e., not only the weight of the container and the net weight of product contained in the container, but also the force of the product jet
- D1 is the smoothed average flow rate
- t is the time taken from the flow control
- B is the ordinate at the origin of the line representative of the smoothed average flow rate, that is to say that B is representative of the sum the empty weight T of the container and the force Fj of the product jet.
- the force Fj is not directly measurable since it would suppose an instantaneous reaction of the force sensor at the time of the establishment of the jet.
- a notional average rate Df is calculated by dividing the value of the force signal at a given instant by the time counted from the flow control.
- the fictitious average rate is representative of a line joining the origin to the corresponding point of the filling curve.
- Each calculation of the mean average rate corresponds to a different line.
- a calculated evaluation of the time of filling from the average flow smoothed by dividing the net weight of product that one wishes to introduce into the container by the averaged smoothed flow calculated.
- the weather counted since the flow command is periodically compared to the calculated filling time and a stop flow is controlled when the flow time of product is equal to the evaluation of the filling time.
- the force sensor is then used in the same way a balance.
- a reference weight Pr is then calculated subtracting from the desired net weight the difference between actual net weight and desired net weight. From the weight reference Pr can also be calculated a time of ref reference filling by dividing the weight of reference by the average flow smoothed during the cycle initializing.
- the parameters of the initialization cycle are used according to the invention for subsequent filling cycles of the containers.
- a container is arranged on the force sensor but unlike the cycle initialization a product flow control by the filling member is immediately performed without it is necessary to wait for a stabilization of the force sensor after the introduction of the container.
- the flow control can even be anticipated compared at the introduction of the container on the force sensor so that despite the response time of the filling member, the jet of product reaches the container just when this one is set up on the force sensor, which allows to increase the rate of filling.
- the value of the empty weight of the container as well obtained can be used to control net weight as will be indicated below.
- a calculated evaluation of filling time is then performed by dividing the last weight of reference calculated by the last calculated average smooth flow.
- a stop command of the product flow is performed when the product flow time counted by the time counting member 5 is equal to estimation of the filling time.
- a comparison is made after each evaluation of filling time between the time of calculated fill and refill time calculated at the end of the initialization cycle and if the gap exceeds a critical value, for example 5% of the time of reference filling, the flow stop is ordered using reference refill time and an initialization cycle is started again in order to allow an update of the parameters of installation.
- a critical value for example 5% of the time of reference filling
- a control is preferably carried out at the end of each filling cycle.
- This control consists of measuring the weight of the filled container, to compare the measured weight to a estimated weight equal to the sum of the estimated curb weight and net weight of desired product. When this control reveals between the measured weight and the estimated weight a gap exceeding a critical value, a new initialization cycle is sets off.
- This control can also be used without replace the calculated evaluation of the filling time by reference refill time when the evaluation filling time deviates abnormally from the time reference filling.
Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé de remplissage d'un récipient avec un poids net de produit au moyen d'un organe de remplissage disposé pour introduire le produit dans le récipient alors que celui-ci est porté par un capteur de force.The present invention relates to a method of filling a container with a net weight of product at means of a filling member arranged to introduce the produced in the container while it is carried by a force sensor.
On connaít différents procédés de remplissage d'un récipient avec un poids net de produit. Traditionnellement, le procédé le plus simple consiste à disposer un récipient sur un organe de pesage, le récipient étant lui-même disposé en-dessous d'un organe de remplissage dont l'ouverture et la fermeture sont commandées par l'organe de pesage en fonction du poids apparent qui est mesuré par celui-ci. Le poids apparent comprend non seulement le poids à vide du récipient et le poids net de produit contenu dans le récipient, mais également la force qui résulte du jet de produit sur la surface du produit contenu dans le récipient. Cette force varie non seulement en fonction de l'ouverture de l'organe de remplissage mais également en fonction de la viscosité du produit, de sorte que si la viscosité du produit varie au cours du remplissage, la mesure de poids effectuée par l'organe de pesage est faussée et le poids net réel de produit introduit dans le récipient à la fin du remplissage n'est pas égal au poids net de produit souhaité.We know different filling processes of a container with a net weight of product. Traditionally, the simplest method is to have a container on a weighing member, the container itself being arranged below a filling member whose opening and closure are controlled by the weighing device according to the apparent weight that is measured by it. The weight apparent not only includes the empty weight of the container and the net weight of the product contained in the container, but also the force that results from the jet of product on the surface of the product contained in the container. This strength varies not only according to the opening of the organ filling but also depending on the viscosity of the product, so that if the viscosity of the product varies during filling, the measurement of weight made by the weighing device is distorted and the actual net weight of product introduced into the container at the end of filling does not equal the net weight of desired product.
En outre, au moment de la fermeture de l'organe de remplissage, le produit compris entre l'organe de remplissage et la surface de produit dans le récipient, généralement appelé queue de chute, vient augmenter le poids de produit finalement contenu dans le récipient à la fin du cycle de remplissage. Le poids de la queue de chute varie en fonction du diamètre de l'orifice de l'organe de remplissage juste avant la fermeture et de la viscosité du produit. Dans les procédés traditionnels, la pression du jet pendant le remplissage et le poids de la queue de chute doivent donc faire l'objet de compensations pour obtenir finalement dans le récipient le poids net de produit souhaité. In addition, at the time of the closure of the filling, the product between the filling member and the product surface in the container, usually called drop tail, just increase the weight product finally contained in the container at the end of filling cycle. The weight of the fall tail varies in function of the diameter of the orifice of the filling member just before closing and the viscosity of the product. In traditional processes, jet pressure during the filling and the weight of the drop tail must therefore be compensated for eventually getting into the container the net weight of desired product.
On connaít également du brevet français 2 679 516 un procédé de remplissage consistant à asservir le débit du produit sur un débit de référence et à effectuer le remplissage pendant un temps fixe prédéterminé calculé au préalable en divisant le poids net par le débit de référence. Ce procédé permet d'éliminer les effets de la pression du jet sur la surface du produit contenu dans le récipient en mesurant le débit instantané sur des intervalles de temps successifs pendant lesquels la force du jet de produit sur la surface du produit contenu dans le récipient est supposée constante. Ce procédé est théoriquement très satisfaisant mais en pratique l'asservissement du débit sur un débit de référence ne permet pas d'obtenir un débit réel exactement égal au débit de référence et il est donc nécessaire de procéder à des compensations en effectuant un contrôle du poids net réel après remplissage et en modifiant les paramètres de la boucle d'asservissement pour les cycles de remplissage ultérieurs afin que le poids net réel soit aussi proche que possible du poids net souhaité.We also know French patent 2,679,516 a filling process of slaving the flow of the produced on a reference flow and to perform the filling for a predetermined fixed time calculated in advance by dividing the net weight by the reference flow. This process eliminates the effects of jet pressure on the surface of the product contained in the container in measuring instantaneous flow over time intervals successive times during which the force of the product jet on the surface of the product contained in the container is assumed constant. This process is theoretically very satisfying but in practice the enslavement of the flow on a flow of reference does not allow to obtain a real flow exactly equal to the reference flow and it is therefore necessary to compensate by carrying out a control of the actual net weight after filling and by changing the servo loop parameters for the cycles of subsequent filling so that the actual net weight is also as close as possible to the desired net weight.
On connaít encore du document français 2 711 610 un procédé de remplissage comportant les étapes de mesurer sur des intervalles de temps successifs le débit instantané de produit introduit dans le récipient, calculer un poids total de produit introduit dans le récipient à partir du débit instantané sur chaque intervalle de temps, et commander un arrêt de l'écoulement de produit lorsque le poids total calculé atteint le poids net diminué de la queue de chute de produit. Ce procédé présente l'avantage de prendre en compte automatiquement les variations du débit instantané lors du calcul du poids total de produit contenu dans un récipient de sorte que le poids net réel de produit contenu dans le récipient après la fermeture de l'organe de remplissage n'est théoriquement affecté que par les variations de la queue de chute dont l'influence est faible. Toutefois, lors de l'introduction du récipient sur l'organe de pesage et de l'établissement du jet de produit lors de la commande d'écoulement, l'organe de pesage est soumis à des oscillations qui faussent la mesure du débit instantané et par voie de conséquence le calcul du poids total de produit contenu dans le récipient. Pour pallier cet inconvénient il est nécessaire de filtrer le signal de l'organe de pesage, au moins dans la phase initiale du remplissage, par des algorithmes complexes qui augmentent de façon importante le coût de mise en oeuvre de ce procédé de remplissage.We still know French document 2,711,610 a filling process comprising the steps of measuring over successive time intervals the instantaneous flow of product introduced into the container, calculate a weight total product introduced into the container from instantaneous flow over each time interval, and order a stop of the product flow when the total calculated weight reaches the net weight decreased by the tail of product drop. This method has the advantage of automatically take into account flow variations snapshot when calculating the total product weight in a container so the actual net product weight contained in the container after the closure of the organ of filling is only theoretically affected by the variations of the fall tail whose influence is weak. However, when introducing the container onto the organ of weighing and the establishment of the product stream during the flow control, the weighing member is subject to oscillations that distort the measurement of instantaneous flow and consequently the calculation of the total weight of product contained in the container. To overcome this drawback is necessary to filter the signal of the weighing member, at least in the initial phase of filling, by complex algorithms that significantly increase the cost of implementation of this filling process.
Un but de la présente invention est de proposer un procédé de remplissage d'un récipient qui puisse être mis en oeuvre avec des algorithmes simples tout en permettant d'obtenir une grande précision sur le poids net de produit introduit dans le récipient.An object of the present invention is to propose a method of filling a container that can be put into work with simple algorithms while allowing to obtain a great precision on the net weight of product introduced into the container.
En vue de la réalisation de ce but, on propose selon l'invention, un procédé de remplissage d'un récipient avec un produit au moyen d'un organe de remplissage disposé pour introduire le produit dans le récipient alors que celui-ci est porté par un capteur de force, ce procédé comprenant au moins un cycle comportant les étapes de :
- disposer un récipient sur le capteur de force,
- commander un écoulement de produit par l'organe de remplissage,
- décompter de façon répétée un temps d'écoulement de produit depuis la commande d'écoulement,
- mesurer à au moins un premier et un deuxième instants de relevé séparés une valeur d'un signal fourni par le capteur de force,
- calculer un débit moyen de produit dans un intervalle de temps séparant les instants de relevé,
- effectuer au moins une évaluation calculée d'un temps de remplissage à partir du débit moyen calculé et d'un poids de référence,
- commander un arrêt de l'écoulement de produit lorsque le temps d'écoulement de produit est égal à l'évaluation du temps de remplissage.
- have a container on the force sensor,
- controlling a flow of product through the filling member,
- repeatedly counting a product flow time from the flow control,
- measuring at least a first and a second separate measurement times a value of a signal supplied by the force sensor,
- calculate an average product flow in a time interval separating the recording times,
- perform at least one calculated evaluation of a filling time from the calculated average flow rate and a reference weight,
- controlling a stop of the product flow when the product flow time is equal to the evaluation of the filling time.
Ainsi, l'étape de calcul d'un débit moyen de produit minimise les conséquences des oscillations de départ de sorte qu'un résultat précis est obtenu sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des algorithmes de calcul complexes.Thus, the step of calculating an average flow of product minimizes the consequences of initial oscillations so that a precise result is achieved without it being necessary to use complex calculation algorithms.
Selon une version avantageuse de l'invention, un débit moyen lissé est calculé en choisissant des instants de relevé décalés par rapport à la commande d'écoulement de façon suffisante pour que le capteur de force soit sensiblement stable sur l'intervalle de temps séparant les instants de relevé. La période d'instabilité de départ du cycle est ainsi automatiquement éliminée.According to an advantageous version of the invention, a smoothed average flow rate is calculated by choosing moments of staggered readings relative to the flow control of sufficient way for the force sensor to be substantially stable over the time interval between moments of survey. The period of instability from cycle is thus automatically eliminated.
Selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, le procédé comporte un cycle d'initialisation comportant les étapes de :
- disposer un récipient d'initialisation sur le capteur de force,
- de préférence, mesurer un poids à vide de référence du récipient au moyen du capteur de force et mémoriser le poids à vide de référence,
- commander un écoulement de produit par l'organe de remplissage,
- décompter de façon répétée un temps d'écoulement de produit depuis la commande d'écoulement,
- calculer au moins une fois le débit moyen lissé de produit,
- effectuer au moins une évaluation calculée d'un temps de remplissage à partir du débit moyen lissé et d'un poids net de produit souhaité,
- commander un arrêt de l'écoulement de produit lorsque le temps d'écoulement de produit est égal à l'évaluation du temps de remplissage,
- mesurer le poids du récipient après remplissage et en déduire une différence entre le poids net de produit souhaité et un poids net réel de produit dans le récipient,
- calculer le poids de référence en déduisant du poids net souhaité la différence entre le poids net souhaité et le poids net réel.
- have an initialization container on the force sensor,
- preferably, measuring a reference empty weight of the container by means of the force sensor and storing the reference empty weight,
- controlling a flow of product through the filling member,
- repeatedly counting a product flow time from the flow control,
- calculate at least once the smoothed product flow rate,
- perform at least one calculated evaluation of a filling time from the smoothed average flow rate and a desired net product weight,
- controlling a stop of the product flow when the product flow time is equal to the evaluation of the filling time,
- measuring the weight of the container after filling and deducting a difference between the net weight of desired product and a net actual product weight in the container,
- calculate the reference weight by deducting from the desired net weight the difference between the desired net weight and the actual net weight.
Ainsi, le cycle d'initialisation met en oeuvre des étapes sensiblement identiques à celles des cycles mis en oeuvre ultérieurement pour le remplissage des autres récipients, de sorte que le poids de référence est déterminé sans coût supplémentaire.Thus, the initialization cycle implements substantially identical to those of the cycles set works later for the filling of others containers, so that the reference weight is determined without additional cost.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaítront à la lecture de la description qui suit d'un mode de mise en oeuvre préféré du procédé selon l'invention en référence aux figues ci-jointes parmi lesquelles :
- la figure 1 est un diagramme illustrant l'évolution de la force mesurée par le capteur de force en fonction du temps pendant un cycle de remplissage,
- la figure 2 est une représentation schématique par blocs des étapes de remplissage pendant un cycle d'initialisation selon le mode de mise en oeuvre préféré de l'invention,
- la figure 3 est une représentation schématique par blocs des étapes de remplissage pendant un cycle de remplissage normal selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention.
- FIG. 1 is a diagram illustrating the evolution of the force measured by the force sensor as a function of time during a filling cycle,
- FIG. 2 is a schematic block representation of the filling steps during an initialization cycle according to the preferred embodiment of the invention,
- Figure 3 is a schematic block diagram of the filling steps during a normal fill cycle according to a preferred embodiment of the invention.
En référence à la figure 2, le procédé selon
l'invention est mis en oeuvre par un dispositif comportant
d'une façon connue en soi un organe d'alimentation 1 relié à
un organe de remplissage 2 disposé au-dessus d'un récipient
3 lui-même porté par un capteur de force 4. L'organe d'alimentation
est par exemple une cuve portée par la plate-forme
rotative d'un carrousel ou une cuve séparée du carrousel et
reliée à la plate-forme par une canalisation comportant un
joint tournant. L'écoulement à partir de l'organe
d'alimentation peut être favorisé par une pompe centrifuge.
L'organe de remplissage 2 est par exemple une vanne ou une
vis d'Archimède commandée par un moteur pas à pas, la
vitesse du moteur déterminant le débit entraíné par la vis
d'Archimède, en particulier dans le cas d'un produit pâteux
tel que de la mayonnaise ou d'un produit hétérogène tel
qu'une sauce avec des morceaux. On remarquera à ce propos
que la commande de l'organe de remplissage ne peut pas être
effectuée directement sur une valeur de débit mais sur un
paramètre physique (section d'ouverture ou vitesse de
rotation de la vis), le débit réel dépendant non seulement
du paramètre physique commandé mais d'autres paramètres tels
que la densité du produit, sa viscosité et la pression dans
le conduit d'alimentation.With reference to FIG. 2, the method according to
the invention is implemented by a device comprising
in a manner known per se a
Le dispositif comporte également un organe de
décompte de temps 5 comprenant une horloge destinée à donner
une base de temps commune aux différents organes assurant la
mise en oeuvre du procédé selon l'invention.The device also comprises an
Le diagramme de la figure 1 illustre l'évolution de la force mesurée par le capteur de force en fonction du temps pendant le remplissage d'une bouteille de un litre avec du lait. Le temps d'un cycle de remplissage est de l'ordre de 5 secondes, ce qui implique un débit moyen de l'ordre de 200 grammes par seconde. On imagine aisément qu'un débit aussi élevé implique une force de jet importante. L'établissement du jet de produit provoque donc un choc sur le fond du récipient, ce qui explique les oscillations de la force mesurée par le capteur.de force pendant un peu plus d'une seconde à partir du démarrage d'un cycle. On remarquera que ces oscillations pourraient être évitées si l'on attendait une stabilisation du capteur de force après l'introduction du récipient et si l'on effectuait une commande d'écoulement en augmentant le débit de façon très progressive pour éviter un choc sur le capteur de force. Une telle solution entraínerait toutefois un allongement de la durée d'un cycle de remplissage de façon totalement incompatible avec les cadences de remplissage exigées à l'heure actuelle. The diagram in Figure 1 illustrates the evolution of the force measured by the force sensor as a function of time while filling a one-liter bottle with milk. The time of a filling cycle is the order of 5 seconds, which implies an average throughput of the order of 200 grams per second. We imagine easily that such a high flow implies a jet force important. The establishment of the product jet therefore causes a shock on the bottom of the container, which explains the oscillations of the force measured by the force sensor for a little over a second from start of a cycle. It will be noted that these oscillations could be avoided if you expect a stabilization of the sensor force after the introduction of the container and if one performed flow control by increasing throughput in a very gradual way to avoid a shock on the force sensor. Such a solution would, however, an extension of the duration of a filling cycle of totally incompatible with the rates of filling required at present.
Selon le mode de mise en oeuvre préféré de
l'invention, on prévoit un procédé de remplissage
comprenant tout d'abord un cycle d'initialisation
permettant d'acquérir un certain nombre de paramètres
propres à l'installation. Pendant le cycle d'initialisation,
un récipient 3 est disposé sur le capteur de force 4
et une mesure du poids à vide du récipient est effectuée
après avoir laissé le capteur de force se stabiliser. La
mesure du poids à vide du récipient utilisé pour le cycle
d'initialisation est mémorisée et sera par la suite
désignée par poids à vide de référence. Une commande de
l'écoulement est ensuite déclenchée ainsi qu'un décompte de
temps permettant de mesurer de façon répétée un temps
d'écoulement de produit depuis la commande d'écoulement, le
décompte de temps est par exemple effectué à chaque
millième de seconde. Parallèlement, une mesure du signal de
force fournie par le capteur de force est effectués à des
instants de relevé séparés, par exemple tous les 1/250ème
de seconde. Les valeurs du signal de force ainsi relevées
sont utilisées pour calculer un débit moyen de produit dans
l'intervalle de temps séparant les instants de relevé.According to the preferred embodiment of
the invention provides a filling method
comprising first an initialization cycle
to acquire a number of parameters
specific to the installation. During the initialization cycle,
a
Selon le mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, le débit moyen est calculé de deux façons différentes : d'une part un débit moyen lissé calculé en choisissant des instants de relevé décalés par rapport à la commande d'écoulement de façon suffisante pour que le capteur de force soit sensiblement stable sur l'intervalle de temps séparant les instants de relevé.According to the preferred embodiment of the invention, the average flow rate is calculated in two ways different: on the one hand a smoothed average flow calculated in choosing staggered reading instants in relation to the flow control enough so that the force sensor is substantially stable over the interval time separating the times of the survey.
En référence à la figure 1, le débit moyen lissé
ne sera donc pas calculé pendant la période d'un peu plus
d'une seconde qui suit la commande d'écoulement mais sera
calculé de façon répétée par la suite, par exemple entre
des instants T1, T2 et T3 qui ont été illustrés de façon
volontairement très séparée sur la figure 1 pour une
meilleure compréhension. Le débit moyen lissé est calculé
en divisant un écart de force entre deux instants de relevé
par le temps décompté entre ces deux instants. Si l'on
désigne par F1 la valeur de la force mesurée à l'instant
t1, F2 la force mesurée à l'instant t2..., on peut donc
calculer un premier débit moyen lissé entre des instants t1
et t2 selon la formule
A l'instant t3 ultérieur, le débit moyen lissé
peut être calculé soit en prenant l'écart de force entre F2
et F3, soit l'écart de force entre F1 et F3 et en divisant
cet écart par le temps décompté correspondant. Afin
d'obtenir un meilleur lissage, on peut également calculer
le débit moyen lissé en effectuant une moyenne de la force
relevée à différents instants précédant l'instant de relevé
et en effectuant le calcul de l'écart de force entre la
valeur relevée au dernier instant et la moyenne calculée
sur les instants précédents, puis en divisant par
l'intervalle de temps pris entre le dernier instant de
relevé et la moyenne des instants de relevé pris en compte
pour le calcul de la moyenne des écarts de force. On peut
également effectuer un lissage en effectuant une moyenne de
plusieurs débits moyens lissés. Quoi qu'il en soit, chaque
débit moyen lissé calculé est caractéristique d'une droite
d'équation
Par ailleurs, un débit moyen fictif Df est
calculé en divisant la valeur du signal de force à un
instant donné par le temps décompté depuis la commande
d'écoulement. Le débit moyen fictif est représentatif d'une
droite joignant l'origine au point correspondant de la
courbe de remplissage. A chaque calcul du débit moyen
fictif correspond une droite différente. Afin de ne pas
surcharger la figure, seules les droites représentatives
des débits moyens fictifs à l'instant T2 et à la fin du
remplissage ont été représentées sur la figure 1. La droite
représentative du débit moyen fictif a pour équation
Lorsque le débit moyen lissé et le débit moyen
fictif sont calculés à un même instant de relevé la force
mesurée par le capteur de force est la même, il est donc
possible de calculer l'ordonnée à l'origine de la droite
représentative du débit lissé par l'intersection des
droites, soit
Pendant le cycle d'initialisation, le poids à
vide de référence Tr du récipient est connu. Il est donc
possible de calculer une force de jet de référence Fjr par
application de la formule
Simultanément au calcul de la force de jet de référence, on effectue une évaluation calculée du temps de remplissage à partir du débit moyen lissé en divisant le poids net de produit que l'on souhaite introduire dans le récipient par le débit moyen lissé calculé. Le temps décompté depuis la commande d'écoulement est périodiquement comparé au temps de remplissage ainsi calculé et un arrêt de l'écoulement est commandé lorsque le temps d'écoulement de produit est égal à l'évaluation du temps de remplissage.Simultaneously with the calculation of the jet force of reference, a calculated evaluation of the time of filling from the average flow smoothed by dividing the net weight of product that one wishes to introduce into the container by the averaged smoothed flow calculated. The weather counted since the flow command is periodically compared to the calculated filling time and a stop flow is controlled when the flow time of product is equal to the evaluation of the filling time.
On remarquera qu'en raison de l'assimilation qui a été faite de la courbe de remplissage à une droite et en raison du fait que le poids de la queue de chute n'a pas été pris en compte pour commander l'arrêt de l'écoulement, le poids net réel de produit contenu dans le récipient à la fin du cycle d'initialisation ne peut pas être égal au poids net souhaité.It should be noted that because of the assimilation was made of the filling curve to a straight and in because of the fact that the weight of the drop tail does not have been taken into account to control the flow stop, the actual net weight of the product contained in the container at the end of the initialization cycle can not be equal to desired net weight.
Selon une caractéristique de l'invention on effectue dans le cycle d'initialisation une mesure du poids total après remplissage et un calcul du poids net réel par soustraction du poids à vide de référence Tr préalablement mémorisé, le capteur de force est alors utilisé à la façon d'une balance. Un poids de référence Pr est ensuite calculé en soustrayant du poids net souhaité la différence entre le poids net réel et le poids net souhaité. A partir du poids de référence Pr on peut également calculer un temps de remplissage de référence tr en divisant le poids de référence par le débit moyen lissé au cours du cycle d'initialisation.According to one characteristic of the invention perform a weight measurement in the initialization cycle total after filling and a calculation of the actual net weight per subtraction of the reference empty weight Tr previously memorized, the force sensor is then used in the same way a balance. A reference weight Pr is then calculated subtracting from the desired net weight the difference between actual net weight and desired net weight. From the weight reference Pr can also be calculated a time of ref reference filling by dividing the weight of reference by the average flow smoothed during the cycle initializing.
En référence à la figure 3, les paramètres du cycle d'initialisation sont utilisés selon l'invention pour les cycles de remplissage ultérieurs des récipients. Pour chaque cycle de remplissage un récipient est disposé sur le capteur de force mais contrairement au cycle d'initialisation une commande d'écoulement de produit par l'organe de remplissage est immédiatement effectuée sans qu'il soit nécessaire d'attendre une stabilisation du capteur de force après l'introduction du récipient. La commande d'écoulement peut même être anticipée par rapport à l'introduction du récipient sur le capteur de force afin qu'en dépit du temps de réponse de l'organe de remplissage, le jet de produit atteigne le récipient au moment même où celui-ci est mis en place sur le capteur de force, ce qui permet d'augmenter la cadence de remplissage. De la même façon que pendant le cycle d'initialisation un calcul du débit moyen lissé et du débit moyen fictif est effectuée de façon répétée à différents instants de relevé, ce qui permet à chaque fois de déterminer l'ordonnée à l'origine de la droite représentative du débit moyen lissé comme dans le cycle d'initialisation.With reference to Figure 3, the parameters of the initialization cycle are used according to the invention for subsequent filling cycles of the containers. For each filling cycle a container is arranged on the force sensor but unlike the cycle initialization a product flow control by the filling member is immediately performed without it is necessary to wait for a stabilization of the force sensor after the introduction of the container. The flow control can even be anticipated compared at the introduction of the container on the force sensor so that despite the response time of the filling member, the jet of product reaches the container just when this one is set up on the force sensor, which allows to increase the rate of filling. Of the same way that during the initialization cycle a calculation of the smoothed average flow rate and mean fictitious average flow is performed from repeatedly at different times of recording, which allows each time to determine the y-intercept of the right representative of the average flow smoothed as in the initialization cycle.
La valeur calculée de cette ordonnée à l'origine
est cette fois utilisée pour effectuer une estimation du
poids à vide T du récipient en cours de remplissage en
utilisant la force de jet de référence préalablement
mémorisée par application de la formule
La valeur du poids à vide du récipient ainsi obtenue peut être utilisée pour contrôler le poids net ainsi qu'il sera indiqué ci-dessous.The value of the empty weight of the container as well obtained can be used to control net weight as will be indicated below.
Une évaluation calculée de temps de remplissage est ensuite effectuée en divisant le dernier poids de référence calculé par le dernier débit moyen lissé calculé.A calculated evaluation of filling time is then performed by dividing the last weight of reference calculated by the last calculated average smooth flow.
Une commande d'arrêt de l'écoulement de produit
est effectuée lorsque le temps d'écoulement de produit
décompté par l'organe de décompte de temps 5 est égal à
l'estimation du temps de remplissage.A stop command of the product flow
is performed when the product flow time
counted by the
Selon le mode de mise en oeuvre préféré illustré par la figure 3, une comparaison est effectuée après chaque évaluation de temps de remplissage entre le temps de remplissage calculé et le temps de remplissage de référence calculé à la fin du cycle d'initialisation et si l'écart dépasse une valeur critique, par exemple 5 % du temps de remplissage de référence, l'arrêt de l'écoulement est commandé en utilisant le temps de remplissage de référence et un cycle d'initialisation est à nouveau lancé afin de permettre une remise à jour des paramètres de l'installation.According to the preferred embodiment illustrated in Figure 3, a comparison is made after each evaluation of filling time between the time of calculated fill and refill time calculated at the end of the initialization cycle and if the gap exceeds a critical value, for example 5% of the time of reference filling, the flow stop is ordered using reference refill time and an initialization cycle is started again in order to allow an update of the parameters of installation.
Si le temps du cycle de remplissage est suffisamment court par rapport à la cadence souhaitée, un contrôle est de préférence effectué à la fin de chaque cycle de remplissage. Ce contrôle consiste à mesurer le poids du récipient rempli, à comparer le poids mesuré à un poids estimé égal à la somme du poids à vide estimé et du poids net de produit souhaité. Lorsque ce contrôle révèle entre le poids mesuré et le poids estimé un écart dépassant une valeur critique, un nouveau cycle d'initialisation est déclenché. Ce contrôle peut également être utilisé sans remplacer l'évaluation calculée du temps de remplissage par le temps de remplissage de référence lorsque l'évaluation du temps de remplissage s'écarte de façon anormale du temps de remplissage de référence.If the time of the filling cycle is sufficiently short compared to the desired rate, a control is preferably carried out at the end of each filling cycle. This control consists of measuring the weight of the filled container, to compare the measured weight to a estimated weight equal to the sum of the estimated curb weight and net weight of desired product. When this control reveals between the measured weight and the estimated weight a gap exceeding a critical value, a new initialization cycle is sets off. This control can also be used without replace the calculated evaluation of the filling time by reference refill time when the evaluation filling time deviates abnormally from the time reference filling.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de mise en oeuvre décrit et est susceptible de variantes sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications.Of course, the invention is not limited to mode of implementation described and is likely to variants without departing from the scope of the invention as defined by the claims.
En particulier, bien que l'acquisition des paramètres de l'installation ait été décrite en mettant en oeuvre un cycle d'initialisation, on peut prévoir d'obtenir ces paramètres soit par des calculs, soit par des mesures effectuées indépendamment de la mise en oeuvre du procédé de remplissage selon l'invention. Par exemple, lorsque les récipients ont un poids à vide constant d'un récipient à un autre, on peut supprimer l'étape de mesure du poids à vide du récipient dans le cycle d'initialisation ainsi que l'étape d'estimation du poids à vide du récipient dans les cycles de remplissage ultérieurs.In particular, although the acquisition of The parameters of the installation have been described by an initialization cycle, we can expect to obtain these parameters either by calculations or by measurements carried out independently of the implementation of the process filling according to the invention. For example, when containers have a constant curb weight of a container to a other, we can remove the step of measuring the empty weight of the container in the initialization cycle as well as the step of estimating the empty weight of the container in the subsequent filling cycles.
Lorsque les paramètres de l'installation sont très constants ou lorsque les contraintes de précision du remplissage sont réduites, on peut également prévoir de simplifier le procédé selon l'invention en effectuant une évaluation calculée du temps de remplissage à partir d'un seul calcul du débit moyen, par exemple environ quatre secondes après la commande d'écoulement.When the settings of the installation are very constant or when the precision constraints of the filling is reduced, it is also possible to simplify the process according to the invention by carrying out a calculated evaluation of the filling time from a only calculation of the average flow, for example about four seconds after the flow control.
Par ailleurs, on remarquera sur la figure 1 qu'en raison de la forte pente de la courbe de remplissage dans sa partie sensiblement rectiligne et du faible décalage de l'ordonnée à l'origine, la droite représentative du débit moyen fictif est très proche de la courbe de remplissage réel en particulier en fin de remplissage. Sans sortir du cadre de l'invention, on peut donc prévoir d'effectuer l'estimation de temps de remplissage en remplaçant le débit moyen lissé par le débit moyen fictif et d'effectuer une correction soit par des mesures effectuées lors d'un cycle d'initialisation, soit par des corrections calculées.Moreover, we can see in Figure 1 that because of the steep slope of the filling curve in its substantially rectilinear part and the small offset of the ordinate at the origin, the line representative of the flow fictitious medium is very close to the filling curve real especially at the end of filling. Without leaving the framework of the invention, it is therefore possible to provide estimating filling time by replacing flow medium smoothed by the average fictitious throughput and perform a correction either by measurements made during a cycle initialization, or by calculated corrections.
Dans le cas d'une comparaison entre le temps de remplissage évalué et un temps de remplissage de référence, on peut prévoir une mise à jour du temps de remplissage de référence en remplaçant le temps de remplissage de référence initial par le dernier temps de référence de remplissage évalué lorsque l'écart ne dépasse pas la valeur critique. On peut également prévoir un deuxième seuil critique pour lequel une alarme est immédiatement déclenchée lorsque l'écart entre le temps de remplissage évalué et le temps de remplissage de référence dépasse ce second seuil.In the case of a comparison between the time of rated fill and reference refill time, it is possible to update the filling time of reference by replacing the filling time of initial reference by the last reference time of filling evaluated when the difference does not exceed the value critical. We can also provide a second threshold critical for which an alarm is immediately triggered when the gap between the filling time evaluated and the reference refill time exceeds this second threshold.
Claims (7)
- A method of filling a receptacle with a net weight substance by means of a filler member disposed to introduce the substance into the receptacle while the receptacle is being carried by a force sensor, the method being characterized in that it comprises at least one cycle comprising the steps of:placing the receptacle on the force sensor;commanding the filler member to start a flow of the substance;repeatedly measuring the time for which the substance has been flowing since the start-of-flow command was issued;measuring a value of a signal supplied by the force sensor at least at first and second separate measurement instants;calculating a mean flow rate of the substance over the time interval between the measurement instants;making at least one computed evaluation of a filling time on the basis of the calculated mean flow rate and a reference weight; andcommanding the flow of substance to stop when the flow time of the substance is equal to the evaluated filling time.
- A method according to claim 1, characterized in that a smoothed mean flow rate is calculated by selecting measurement instants that are offset from the start-of-flow command sufficiently for the force sensor to be substantially stable over the time interval between the measurement instants.
- A method according to claim 2, characterized in that it includes an initialization cycle comprising the steps of:placing a receptacle on the force sensor;commanding the filler member to start the flow of substance;repeatedly measuring a substance flow time from the start-of-flow command;calculating at least once the smoothed mean flow rate of the substance;calculating at least one evaluation of a filling time on the basis of the smoothed mean flow rate and a desired net weight of substance;commanding the flow of substance to stop when the product flow time is equal to the evaluated filling time;measuring the weight of the receptacle after filling and deducing therefrom a difference between the desired net weight of substance and the real net weight of substance in the receptacle; andcalculating the reference weight by subtracting the difference between the desired net weight and the real net weight from the desired net weight.
- A method according to claim 3, characterized in that it includes a prior step of measuring a reference tare weight of the receptacle by means of the force sensor, and storing the reference tare weight.
- A method according to claim 3, characterized in that during the initialization cycle, it includes the steps of:calculating at least once a simplified mean flow rate between the start-of-flow command and a latest measurement instant;calculating the difference between the simplified mean flow rate and the smoothed mean flow rate by reference to a reference tare weight of the receptacle; anddeducing therefrom a reference jet force of the product and storing it;calculating at least once the simplified mean flow rate; andcalculating the difference between the simplified mean flow rate and the smoothed mean flow rate with reference to the reference jet force and estimating an tare weight for the receptacle that is being filled.
- A method according to claim 5, characterized in that it includes the steps of measuring the weight of the receptacle, comparing the measured weight with an estimated weight equal to the sum of the estimated tare weight plus the desired net weight of substance, and triggering a new initialization cycle whenever the difference between the measured weight and the estimated weight exceeds a critical value.
- A method according to claim 6, characterized in that during the initialization cycle it includes, after correcting the reference weight, the steps of evaluating a reference filling time and of storing it, and in that during each subsequent cycle, it includes the steps of comparing the evaluated filling time for the receptacle being filled with the reference filling time and of comparing the measured weight and the estimated weight when a difference between the estimated filling time and the reference filling time exceeds a critical value.
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